경도 - EDTA 적정법

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경도 - EDTA 적정법 (ES 05301.1b)

김 재 건 교수

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1.1 목적

• 먹는물 중에 경도를 측정하는 방법

• 시료에 암모니아 완충용액을 넣어

pH 10 으로 조절

↓

EDTA용액(0.01M)으로 적정

↓

소비된 EDTA용액으로부터 탄산칼슘의 양으로 환산

↓

경도(mg/L)를 구함

1. 개요

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1.2 적용범위

• 먹는물의 경도 측정에 적용

• 높은 농도의 경도를 측정하는 데에도 적용 가능

※적정용액의 사용을 피하기 위해 경도 100mg/L 이하에서 사용

※경도가 높은 물 : 시료를 희석 후 사용

• 중금속 or 폴리인산염(polyphosphate)의 농도가 표 2의 농도 이하일 때 사용

• 정량한계 : 1 mg/L

• 자동 적정장치 사용 가능

1. 개요

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2. 용어정의

• 경도(hardness) : 먹는물 중에 존재하는 칼슘, 마그네슘의 농도를 탄산칼슘의 농도(mg/L)로 나타낸 값

• 낮은 경도 시료 : 연수기를 통과한 물 or 경도가 5mg/L 이하인 물 시료

☞경도 측정을 위해 많은 양(100mL~1,000mL)의 시료를 사용

2. 용어정의

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2. 용어정의

• 경도 : 물의 세기의 정도

• 경도를 결정하는 것 : 칼슘염, 마그네슘염

• 연수(soft water) : 비누거품이 잘 일어남 ↔ 경수(hard water) : 비누거품이 잘 일어나지 않음

• 경도를 표시하는 방법 : 각국에 따라 다르다.

- 우리나라, 일본, 미국 : CaCO³의 mg/L

- 독일 : CaO 10mg/L을 함유한 경우를 경도 1도 - 프랑스 : CaCO3 10mg/L을 함유한 경우를 경도 1도

- 영국 : 물 1갈론(4.546 liter)중 1 grain(0.0648g)을 함유한 경우를 1도

※ 환산법

CaCO³(mg/L) × 0.056 ＝ 독일경도(도) CaCO³(mg/L) × 0.07 ＝ 영국경도(도) CaCO³(mg/L) × 0.1 ＝ 프랑스경도(도)

2. 용어정의

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2. 용어정의

• 경도의 분류 : 총경도(Total hardness) ＝ Ca 경도 ＋ Mg 경도

＝ 영구경도(permanent hardness) ＋ 일시경도(Temporary hardness) - 일시경도(탄산경도)

: 냉수상태에 있어서만이 일시적으로 존재하는 경도, 원인은 탄산염 - 영구경도(비탄산경도)

: 탄산염 이외의 칼슘, 마그네슘의 황산염, 질산염, 염화물에 의한 것 ※ Taylor의 분류

2. 용어정의

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3. 분석기기 및 기구

• 적정 장치 : 일반의 적정 장치 사용

3. 분석기기 및 기구

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4.1 시약

1. 시안화칼륨 (KCN) 용액

KCN 10g + 증류수

→

^{전량 100mL}

※ 간섭이온을 제거하기 위해 사용

※ 독성이 강하므로 주의

※ 휘발되는 산성 증기에 노출되지 않도록 주의

2. 황화나트륨 (Na

²

S) 용액

Na²S⦁9H²O 5.0g or Na²S⦁5H²O 3.7g + 증류수

→

^{전량 100mL}

※ 공기가 통하지 않게 마개 닫음 (공기산화 방지)

4. 시약 및 표준용액

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4.1 시약

3. 암모니아 (NH

⁴

Cl) 완충용액

NH⁴Cl 67.5g

+ C-NH⁴OH수 (28%) 570mL에 녹임 + 증류수

→

^{전량 1L}

※ 완충용액 1mL~2mL 가하였을 때 :

시료의 pH가 10.0±0.1 로 유지되어야 함

4. EBT용액

에리오크롬블랙-T(C²⁰H¹²N³NAO⁷S) 0.5g

+ 염화하이드록실암모늄(NH²OH⦁HCl) 4.5g + 에탄올에 녹임

→

^{전량 100mL}

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4.1 시약

5. 염화마그네슘 (MgCl

²

) 용액 (0.01M)

MgCl²⦁6H²O 2.10 + 증류수

→

^{전량 1L}

6. 염산용액(1+1)

같은 양의 염산 + 증류수

(1:1비율로)

7. 메틸레드용액

methyl red 20mg + 90%에탄올에 녹임

→

^{전량 100mL}

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칼슘표준용액(0.01M)

무수탄산칼슘(CaCO3) 1g 넣음 (500mL 비커)

↓

염산용액(1+1) 가함

※ CaCO³이 완전히 녹을 때 까지

↓

증류수 200ml 가함

↓

CO2 제거 위해 몇 분간 끓임

↓ 용액을 식힘

↓

메틸레드 지시약 몇 방울 가함

↓

10% 암모니아수 or 염산용액(1+1) 가함

※ 중간 오렌지색으로 변할 때 까지

↓

위의 시료를 1L 부피플라스크에 넣음

↓

증류수로 표선까지 정확히 가함

4.2 표준용액

※ 이 용액 1mL은

탄산칼슘 1mg을 함유하는 양

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EDTA용액(0.01M)

EDTA 3.722g + 증류수

→

^{전량 1L} ^{(갈색병에 보관)}

농도결정

EDTA용액(0.01M) 10.0mL + 증류수

→

^{전량 100mL}

(△플라스크)

↓

암모니아 완충용액 2mL 가함

↓

EBT용액 3방울 가함

↓

염화마그네슘(MgCl²)용액(0.01M) 가함

※ 엷은 붉은색이 될 때 까지

*EDTA용액(0.01M)의 농도계수

F=₁₀^𝑎 a: 소비된 염화마그네슘용액(0.01M)의 mL 수

※ 이 용액 1mL은 탄산칼슘 1mg을 함유하는 양

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5. 시료채취 및 관리

• 시료는

유리병 or 폴리에틸렌병에 채취

• 시료를 질산으로

pH 2 이하 가 되도록 조절

• 0℃~4℃

에서 보관

5. 시료채취 및 관리

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탄산칼슘 10mg 이하 + 물

→

^{전량 100mL}

(△플라스크)

↓

시안화칼륨(KCN)용액 수방울 가함

↓

염화마그네슘(MgCl2)용액 1mL 가함

↓

암모니아(NH4Cl)완충용액 2mL 가함

↓

EBT(지시약)용액 수 방울 가함

↓

EDTA용액(0.01M)으로 적정

※ 적자색⟶청색

※ EDTA용액(0.01M) 소비량(mL)구하기

※ 시료적정 소요시간: 완충용액 첨가 후 5분 이내

6. 분석절차

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7.1 계산

• 결과보고 : 소비된 EDTA용액(0.01M)의 부피⒜로부터 다음 식에 따라 시료의 탄산칼슘 양으로서 경도(mg/L)를 구함

경도 (mg/L)= (𝑎𝐹 − 1) ×

¹⁰⁰⁰

시료량

(𝑚𝐿)

a: 적정에 소비된 EDTA용액의 부피(mL) F: EDTA용액(0.01M)의 농도계수

(F=

₁₀^𝑎

a: 소비된 염화마그네슘용액(0.01M)의 mL 수)

7. 결과보고

경도 - EDTA 적정법